Исследование свойств мела АО «Лебединский ГОК»

Для производства металла необходима известь, которая производится в шахтных и вращающихся печах. Сырьем для получения извести могут быть известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки, содержащие не более 8 % глины. В сырье преобладает карбонат кальция СаС0₃, в небольшом количестве содержатся карбонат магния и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900... 1200 °С [1].

Наиболее широко известняки, которые имеют плотную структуру. Мел –это наиболее мягкая порода, и при обжиге  шахтных печах куски мела легко крошатся, а образующаяся мелочь, при этом ухудшая тягу. Поэтому мел может обжигаться во вращающихся печах [2].

По механической прочности на сжатие, МПа: твердые породы — более 60, породы средней твердости — 30—60, мягкие породы — 10—30 и очень мягкие — менее 10. Фракции сырья могут быть, мм: 5—20; 20—40; 40—80; 80—120; 120— 180, а также мягкие без деления на фракции [3].

При добыче железной руды в условиях АО «ЛГОК» сопутствующим элементом является мел, который добывается в больших объемах. Чтобы использовать этот мел для производства извести, необходимо сначала определить его свойства. Поэтому на кафедре металлургии и металловедения были  определены методики и подобраны приборы дл определения свойств мела [4].

Поры по величине (диаметр пустот, мкм) могут быть: субкапиллярные — менее 0,2, капиллярные — 0,2...100, сверхкапиллярные — более 100. В зависимости от характера связи друг с другом и окружающей средой все поры разделяют на открытые и закрытые. Открытые поры — поры, сообщающиеся с окружающей средой (атмосферой), закрытые  — не сообщающиеся с атмосферой. По форме поры могут быть самого различного вида — каналовидные, щелевидные, ветвистые и т.д. Определение пористости мела проводилось следующим образом: При температуре 103-105⁰С образец высушивали до постоянной массы, затем взвешивали на весах. Высушенный и взвешенный образец насыщали рабочей жидкостью до полного удаления из его пор пузырьков газа (в течение примерно 30 минут). После насыщения взвешивали образец в рабочей жидкости.

На основании экспериментов выяснено, что пористость мела составляет 33,46%.

Для определения прочности мела были выпилены цилиндрические образцы диаметром 40—50 мм. Поверхность отшлифовывалась, они должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны к образующим цилиндра. Предел прочности мела, определяли на гидравлическом прессе (рис. 1).Предел прочности сжатия  для мела равен 1,01МПа.

Рисунок 1. Гидравлический пресс для определения прочности мела на сжатие

Влажность материала обусловлена содержанием в нем воды.

Для определения влажности  зерна мела  применяли метод высушивания: метод высушивания до постоянной массы в шкафу при температуре 105°С. В высушенный бюкс отвешивали 3 г измельченного мела. Высота слоя этого вещества в бюксе не превышала 1 см.Бюкс в открытом виде ставили в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105° С. Высушивание проводили в течение 2 ч, после чего бюкс вынимали, помещали в эксикатор для охлаждения на 30 мин и взвешивали на аналитических весах(рис. 2).

Рисунок 2. Аналитические весы для взвешивания мела

Затем бюкс с навеской повторно помещали в сушильный шкаф и через 30 минут повторяли ту же операцию охлаждения и взвешивания. Так поступали до тех пор, пока разница между результатами двух взвешиваний была не более 0,0005 г. В этом случае масса вещества считалась постоянной.

Таблица 1.

Исходные данные.

Таблица 2.

После 2 часов высушивания в печи.

Таблица 3.

Высушиваем еще 30 минуту

Таблица 4.

По формуле находим влажность мела.

Плотность мела найдем по формуле:

r=m/V=0,139/0,000064=2171,875 кг/м³

Таким образом влажность мела составляет 24,5%.

На основании экспериментов было выяснено, что основные свойства мела, добываемого на АО «ЛГОК» следующие:

- пористость мела составляет 33,46%.

- предел прочности сжатия для мела равен 1,01МПа

- влажность мела составляет 24,5%.

-химический состав (таб. 1).

Таблица 4

Химический состав мела.

Рассматривая свойства мела и химический состав его, можно предварительно отметить,что данный мел можно использовать для получения извести, только во вращающихся печах. Но для этого необходимо провести еще эксперименты с обжигом извести и выяснить свойства, полученной извести. Только тогда можно конечно сказать о возможности использования данного мела для получения извести.

Список литературы:

1. Домокеев А.Г. Учебник для строительных вузов, 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1989. - 495 с.: ил.
2. Производство извести [Текст]: учебник для подготовки рабочих на производстве / А. В. Монастырев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1975. - 223 с.
3. Строительные материалы и изделия [Текст]: Учебник / Л.Н. Попов. - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 384с.
4. Шумаков В.В., Сивков А.С.,Тимофеева А.С.  Научное сообщество студентов XXI столетия. Естественные науки. Электронный сборник статей по материалам XLV студенческой международной научно-практической конференции. – Новосибирск: Изд. АНС «СибАК». – 2016. – № 9 (44).-с.28-33.